骨髓是人体最大的造血器官,又是人体重要的免疫器官。因存在骨髓-血屏障(MBB),药物通常难以进入骨髓,骨髓内诸多疾病的诊断、治疗令临床医生颇感棘手。而目前大量的抗肿瘤药、抗病毒药都存在严重的骨髓抑制不良反应,如何保护骨髓的正常生理功能也困扰着医药工作者。近年来骨髓靶向给药受到国内外众多学者的关注。
实现骨髓靶向给药的途径
以胶体微粒制剂为载体实现骨髓靶向给药的主要障碍在于骨髓-血屏障及肝、脾的吞噬功能。为克服这些障碍,众研究者采用了多种方法。
阻断肝摄取
Illum等用聚苯乙烯毫微粒或右旋糖酐硫酸酯预先使肝吞噬能力饱和,再注入放射标记的微粒使肝脏摄取率降至33%。Moghimi等用空白脂质体先使肝吞噬能力饱和,再注入放射标记的脂质体。结果表明,肝放射量显著下降,胫骨内放射量提高4~5倍;预先注射右旋糖酐硫酸酯,胫骨内放射量可提高10倍。这些结果对认识网状内皮系统的吞噬很有意义,但因反复注射会损害网状内皮系统正常的免疫功能,用于临床并不可行。
控制粒径
有研究报道,小于100纳米的微粒可进入骨髓,粒径越小越容易。Afee等制得99mTc-白蛋白毫微粒(10~30纳米),骨髓内放射量是99mTc-胶态硫的6倍。大鼠静注富含胆固醇的小单室脂质体(64±6纳米),72小时后总剂量的25%聚集于骨髓。而笔者制得不同粒径的柔红霉素-聚氰基丙烯酸正丁酯毫微粒,小鼠尾静脉给药,小粒径组(70±24纳米)骨髓内柔红霉素浓度是大粒径组(425±75纳米)的1.58倍。
筛选载体材料
Patel等发现,增加脂质体中胆固醇含量可显著降低肝摄取,并提高骨髓的摄取。Szebeni等以鞘磷脂-胆固醇(1∶1)制备的钴盐脂质体(243±94纳米),可靶向至骨髓,对大鼠缺铁性贫血有效,并可显著降低钴盐的心脏毒性。Allen等证实,单唾液神经节苷酯鞘磷脂、葡糖苷酰鞘氨醇可降低骨髓巨噬细胞的摄取,但荷负电的磷脂酰丝氨酸可显著提高骨髓吞噬细胞的摄取。Gonsho等以辛烯为桥连剂将不同的糖基与聚-L-赖氨酸连接,实验表明甘露糖、岩藻糖可提高骨髓分布量,尤其以岩藻糖作用最为显著。
胶体微粒表面修饰
胶体微粒表面修饰后可避免肝、脾摄取而到达其他靶部位,如骨髓、炎症组织等。Illum和Davis等选用poloxamer188、338、407及poloxamine908等表面活性剂处理非降解型聚苯乙烯毫微粒(60纳米)后,发现poloxamer338、407可明显减少肝、脾摄取,并显著提高骨髓内分布。其中,poloxamer407可使兔骨髓分布量提高约10倍。Moghi鄄mi用poloxamer407修饰聚苯乙烯毫微粒(70纳米)亦提高大鼠的骨髓分布达3倍。Troster等证明,poloxamer184、poloxamine908修饰慢降解型聚甲基丙烯酸甲酯毫微粒,亦能提高骨髓内分布。
Douglas等用poloxamer338修饰可生物降解的聚氰基丙烯异丁酯毫微粒,结果既不能降低肝、脾摄取,也不能提高骨髓内分布。但Dunn等用poloxamine908修饰可生物降解的乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)毫微粒却成功地提高了骨髓内分布量。Vandorpe等用poloxamine908修饰可生物降解的聚有机偶氮磷烯(PF)毫微粒未能提高骨髓内分布,而用PF-PEO(聚氧乙烯)5000修饰却显著提高了骨髓内的分布量,尽管两者有相同的聚氧乙烯链。研究表明,骨髓可选择性捕获造血干细胞以维持骨髓内高浓度,乳腺癌、前列腺癌、肾癌细胞可选择性地向骨髓转移,这些现象都说明骨髓存在特定的表面识别因素。
介导主动靶向
为提高骨髓靶向的特异性,可利用单克隆抗体或特定受体介导实现主动靶向给药。抗原CD33是急性淋巴细胞白血病(AML)细胞上的一糖蛋白分子,为单抗治疗的理想靶点。Scheinberg等制备了抗CD33的鼠源单克隆抗体M195(IgG2a),用于治疗10位急性淋巴细胞白血病病人。I期临床试验结果表明,单抗M195可快速进入骨髓,特异性地与白血病细胞结合,选择性地杀灭病变细胞,延长了病人的存活期。为减小鼠源单抗的免疫性,制备了人源单抗M195(IgG1)。I期临床试验结果表明,其具有特异性骨髓靶向性,且不导致免疫反应。选用能与骨髓血窦内皮糖基特异结合的配体与药物或微粒制剂偶联,亦可实现主动靶向给药。
骨髓靶向给药系统的应用
诊断显像
以胶体微粒为载体将放射性核素导向骨髓,为临床骨髓病变的诊断提供了一种安全无损伤的显像手段,可用于放疗或化疗后活性骨髓量的测定、骨髓活检的定位、癌症的骨髓转移诊断和监测以及骨髓纤维化、镰形细胞病变、再生障碍性贫血、溶血性贫血、地中海贫血等多种疾病的诊断。
骨髓病变的靶向治疗
骨髓靶向微粒制剂可将药物浓集于骨髓,提高病变部位的药物浓度,可用于立克次体、布鲁杆菌、杜氏-利什曼原虫等导致的严重感染;骨髓自身肿瘤,如白血病、尤因氏肉瘤、骨原发性网状细胞肉瘤、多发性骨髓瘤、骨髓转移瘤,如前列腺癌、乳腺癌、肾癌、肺癌、甲状腺癌、消化道肿瘤;骨髓增生性疾病,如骨髓纤维化症、髓组织细胞增多症等多种疾病的靶向治疗。
骨髓活性的保护
骨髓会因肿瘤浸润、化疗药物或严重感染而受到抑制。研究表明,多种生长因子如人粒细胞集落刺激因子(G-CSF)、粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)可促使骨髓细胞自我更新、分裂增殖,并提高其活性。利用骨髓靶向载体可提高其在骨髓内的分布,并避免血象中的不良反应。
骨髓活性的抑制
器官移植时因自身免疫常发生排斥反应,需使用免疫抑制剂。环孢素A是一有效的免疫抑制剂,但具有严重的肾毒性。利用有骨髓靶向性的载体可增加其骨髓分布量,提高骨髓抑制活性,并降低肾毒性。
研究表明,血循环中微粒进入骨髓是可能的,通过控制粒径、表面修饰、主动靶向等手段可提高其骨髓靶向性。但骨髓识别微粒的机制尚不清楚,还需在药学、生理学、免疫学等学科进行深入研究。